جوشwelding

تاریخچه جوشکاری

چون احتیاجات بشر اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده لذا مثلاً از رومیهای قدیم فردی به نام پلینی از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریم استفاده می کرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بوده است و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع می باشد. که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار می گیرند. دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیم الایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت صمغ را کربونیزه نموده و نمک مس را به مس احیاء می کنند. و با آلیاژ طلا درست کردن ذرات ریز طلا را جوش می دهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:
برناندوز روسی در 1886 قوس جوشکاری را مورد استفاده قرار داد.
موسیان در 1881 قوس کربنی را برای ذوب فلزات مورد استفاده قرار داد.
اسلاویانوف الکترودهای قابل مصرف را در جوشکاری به کار گرفت.
ژول در 1856 به فکر جوشکاری مقاومتی افتاد
لوشاتلیه در 1895 لوله اکسی استیلن را کشف و معرفی کرد.
الیهوتامسون آمریکائی از جوشکاری مقاومتی در سال 7-1876 استفاده کرد.
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی است یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشته سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ آن از یکدیگر مخفی نگه می دارند و در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایه گذاری های عظیم چه از طرف دولت ها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابت های انسان ها در علوم هسته ای ( که فقط برای صلح باید باشد) یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند دهسال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.

گروههای مختلف جوشکاری

1. لحیم کاری

2. جوشکاری فشاری و پرسی

3. جوشکاری ذوبی

4. جوشکاری زرد

چون مواد و فلزات تشکیل دهنده و جوش دهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا : قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است.
پس از قابلیت متالوژی آیا قطعه ای را که ایجاد می کنیم از لحاظ مکانیکی قابل کار برد و سالم است. آیا می توانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری را مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و فرضاً ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا جوش بدون شکستگی و تخلخل و یا نفوذ سرباره و غیره انجام گیرد.
تکرار می شود در جوشکاری تخصصی و اصولاً تمام انواع جوش قابلیت جوش خوردن فلزات را باید دقیقاً دانست. در مورد مواد واسطه و الکترود و پودر جوش باید دقت کافی نمود. محیط لازم قبل و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری را مثلاً ( در مورد چدن ) باید به وجود آورد. گازهای- دستگاههای مناسب و انتخاب فلزات مناسب از لحاظ ذوب در کوره ذوب آهن و بعد در حین جوشکاری از لحاظ جلوگیری از صدمه گاز- آتش و مشعل و برق و هوای محیط و وضعیت جسمانی و زندگی جوشکار خود نکات اساسی دیگر هستند که مشکلات جوشکاری می باشند

جوشکاری لیزر

ليزر يک نام اختصاري به معني تقويت نور با انتشار برانگيخته تابش است . فرآيند به برخورد يک اشعه نور تکرنگ همفاز جهت دار و شديد به قطعه کاري که ماده به وسيله تبخير از آن خارج ميشود بستگي دارد .
جوشکاري و برشکاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشکاري بوده که در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کيفيت ، سرعت و قابليت کنترل آن به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسيله متمرکز کردن اشعه ليزر روي فلز يک حوضچه مذاب تشکيل شده و عمليات جوشکاري انجام مي شود .
اصول کار و انواع ليزرهاي مورد استفاده در جوشکاري :
به طور عمده از دو نوع ليزر در جوشکاري و برشکاري استفاده مي شود : ليزرهاي جامد مثل Ruby و ND:YAG و ليزرهاي گاز مثل ليزر CO2 . در زير اصول کار ليزر Ruby که از آن بيشتر در جوشکاري استفاده مي شود توضيح داده مي شود . اين سيستم ليزر از يک کريستال استوانه اي شکل Ruby (Ruby يک نوع اکسيد آلومينيوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکيل شده است . دو سر آن کاملا صيقلي و آينه اي شده و در يک سر آن يک سوراخ ريز براي خروج اشعه ليزر وجود دارد . در اطراف اين کريستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق براي کار در سرعت حدود 1000 فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ گزنون با استفاده از يک خازن که حدود 1000 بار در ثانيه شارژ و تخليه شده فلاش مي زند و هنگامي که کريستال Ruby تحت تاثير اين فلاش ها قرار بگيرد اتمهاي کرم داخل شبکه کريستالي تحريک شده و در اثر اين تحريک امواج نور از خود سطع مي کنند و با باز تابش اين اشعه ها در سطوح صيقلي و تقويت آنها اشعه ليزر شکل مي گيرد . اشعه ليزر شکل گرفته از سوراخ ريز خارج شده و سپس به وسيله يک عدسي بر روي قطعه کار متمرکز شده که بر اثر برخورد انرژي بسيار زيادي در سطح کوچکي آزاد مي کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب مي شود .

فلزات غير آهني يا فلزات رنگي به فلزاتي گفته مي شود که فاقد آهن و يا آلياژهاي آن باشند مانند مس – برنج برنز- آلومينيوم- منگنز- روي و سرب. تمام فلزات رنگين را با کمي دقت و مهارت و آشنائي با اصول جوشکاري مي توان جوش داد و براي جوشکاري اين نوع فلزات بايستي خواص فلز را در نظر گرفت.

جوشکاري مس با گاز :

بهترين طريقه براي جوشکاري مس جوشکاري با اکسيژن است( جوش اکسيژن = اتوگن= استيلن= کاربيد اصطلاحات مختلف متداول مي باشند) ضمناً مي توان جوشکاري مس را با قوس الکتريک يا جوش برق نيز انجام داد.
ورقه هاي مس را مانند ورقه هاي آهني براي جوشکاري آماده مي کنند يعني سطح بالائي را تميز نموده و از کثافات و روغن پاک نموده و در صورت لزوم سوهان مي زنند. ولي چون خاصيت هدايت حرارت مس زيادتر است بايد مقدار آمپر را قدري بيشتر گرفت. بهتر است هميشه با قطب مستقيم جوشکاري را انجام داد ( با جريان مستقيم و الکترود مثبت) زاويه الکترود نسبت به کار مانند جوشکاري فولاد است. طول قوس حداقل بايد 10 تا 15 ميلي متر باشد, براي جوشکاري مس مي توان از الکترودهاي ذغالي استفاده کرد. الکترودهاي جوشکاري مس بيشتراز آلياژ مس و قلع و فسفر ساخته شده اند و گاهي نيز از الکترودهاي که داراي فسفر- برنز- سيلکان يا آلومينيوم هستند استفاده مي کنند چون انبساط مس در اثر گرم شدن زياد است فاصله درز جوش را در هر 30 سانتيمتر در حدود 2 تا 3 سانتيمتر زيادتر در نظر مي گيرند. خمير روانساز مس معمولاً در حرارت 700 تا 1000 درجه ذوب مي شود و به صورت تفاله (گل جوش) سبکي روي کار قرار مي گيرد و از تنه کار به علت کف کردن در روي کار نبايد استفاده شود. بدون روانساز هم مي توان مس را جوش داد و معمولاً از براکس استفاده مي گردد. مس را به وسيله شعله خنثي جوش دهيم تا توليد اکسيد مس نکند چون ضريب هدايت حرارت مس زياد است بايد پستانک جوشکاري مشعل 1 تا 2 نمره بيشتر از فولاد انتخاب شود. بهتر است مس را قبل از جوشکاري گرم نمائيم و با سيم جوشکاري مخصوص جوش داد براي جوشکاري صفحه 5 ميليمتري سيم جوش 4 ميليمتري کافي است و از وسط ورق شروع به جوشکاري مي نمائيم و وقتي فلز هنوز گرم است روي آن چکش کاري مي شود تا استحکام درز جوش زياد شود.

جوشكاري ترميت ( Thermit Welding )

جوشكاري ترميت به مجموعه فرآيندهايي گفته مي شود كه در آن جوش از فلز مذابي كه توسط يك واكنش شيميايي بشدت گرمازا بوجود آمده است ، تشكيل مي شود . اين نوع جوشكاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده ودور دو قطعه اي كه بايد به هم جوش داده شوند يك قالب قرار دارد كه فلز مذاب ناشي از اين واكنش شيميايي به اين قالب هدايت شده و پس از سرد شدن فلز مذاب داخل قالب جوش شكل مي گيرد .

واكنش شيميايي يا ترميت معمولا بين اكسيد يك فلز ( معمولا آهن يا مس ) و فلز احيا كننده مانند آلومينيوم انجام مي شود . براي انجام واكنش از يك پودر كه به سرعت محترق شده به عنوان چاشني استفاده مي شود كه گرماي لازم براي شروع واكنش را فراهم مي آورد . دو نمونه از واكنش هاي مورد استفاده در اين نوع جوشكاري :

3 Fe3O4 + 8 Al à 9 Fe + 4 Al2O3 (3088 ºC ) 719 KCal

3 CuO + 2 Al à 3 Cu + Al2O3 (4865 ºC ) 275.3 Kcal

انواع ترميت مورد استفاده در صنعت :

- ترميت ساده : شامل مخلوط پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم

- ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز

- ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن

- ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل

- ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم

جوشكاري ترميت معمولا به دو صورت در صنعت وجود دارد ؛ در نوع اول از فلز ذوب شده مستقيما براي اتصال دو قطعه استفاده مي شود . در نوع دوم از فلز ذوب شده به منظور گرم كردن و به درجه حرارت آهنگري رساندن قطعات استفاده مي شود و سپس با اعمال فشار به قطعات اتصال شكل خواهد گرفت .

مراحل جوشكاري ترميت :

1- تميز كردن سطح قطعات ار آلودگي و اكسيد

2- آماده كردن قالب ( قالب ها بصورت دستي ساخته شده يا بصورت آماده براي اشكال و قطعات خاص در بازار موجودند)

3- ايجاد فاصله مناسب بين قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات

4- پيشگرم كردن قالب

5- ريختن مواد ترميت در محفظه احتراق

6- قرار دادن چاشني

7- روشن كرد چاشني به منظور احتراق ترميت

8- باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل از واكنش

9- تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال

مزيت جوشكاري ترميت نياز نداشتن به سيستم هاي تامين انرژي ( ماند مولد برق و ... ) براي جوشكاري است و پودر و قالب ها را در هر مكاني ( براي مثال در طول ريل راه آهن براي تعميير ريل شكسته ) بكار برد . از محدوديت هاي اين روش ميتوان به ناتوان بودن در جوش دادن مقاطع نازك اشاره كرد زيرا انرژي جوش زياد بوده و فقط براي مقاطع كلفت مثل ريلها و ميل لنگ هاي شكسته و كابلهاي برق كاربرد دارد .

موارد استفاده از جوش ترميت

- جوش و تعمير ريل هاي شكسته

- جوش لب به لب لوله هاي جدار ضخيم

- جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته

- جوش و تعمير شاسي ماشين ها

- جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند .

- براي جوش كابل هاي ضخيم برق به يكديگر يا يك هادي ديگر

- براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر

منبع : Handbook of welding technology

فايلهاي الحاقي

جوشwelding

مطالب مشابه :

جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری

تاریخچه جوشکاری

تاریخچه جوش و جوشکاری

جوشکاری

دستورکار و گزارش کار آزمایشگاه جوشکاری

جوشکاری

جوشکاری های نوین

جوشwelding